Budování informačních systémů výroby – MES

Budování informačních systémů výroby – MES

Budování informačních systémů výroby, jako každá složitá lidská činnost, se neobejde bez omylů a chyb. Článek upozorňuje na některá úskalí, která v této oblasti zejména u nás existují, a naznačuje, jak je překonat.
Problematika Informačních systémů výroby (ISV), běžně označovaná anglickou zkratkou MES (Manufacturing Execution Systems) začala být v poslední době skloňována ve všech možných pádech. Alespoň se to těm, kteří se v tomto oboru pohybují, zdá. Skutečnost ovšem není až tak jednoduchá.

Informační prostředí výrobního podniku je nehomogenní
Už ze samé definice ISV (MES) a jejich funkcí (např. [1]) vyplývá, že k úspěchu v této oblasti je nevyhnutelně nutné dosáhnout těsné spolupráce mezi nejrůznějšími útvary, které jsou v podniku odpovědné za sběr a dodávku dat, práci s těmito daty a jejich poskytování (v agregované formě) pro potřeby transakčních systémů. Přitom je nutné si uvědomit, že hierarchie informačních systémů ve výrobním podniku má svá neúprosná pravidla.

Řídicí systémy na úrovni výrobních strojů a zařízení jsou odpovědné za řízení ve smyčkách v reálném čase, kde se požaduje přiměřeně rychlá odezva, kvalitní regulace a často také vizualizace umožňující aktivní zásahy operátora.

Informační systémy výroby, které nacházíme v přilehlé vyšší vrstvě hierarchie, pracují s obrovskými množstvími dat – udává se, že při výrobě se produkuje 300 až 400krát více užitečných dat než v ekonomické sféře, je třeba pracovat s dlouhodobými archivy a efektivně proměňovat data v informace. Načítání dat z výroby musí probíhat v reálném čase.

Informační systémy na úrovni vedení společnosti – většinou jde o transakční systémy – nemají důvod dlouhodobě v sobě uchovávat časové řady dat. Pro jejich potřeby stačí věrohodná agregovaná data reprezentující výrobně-ekonomické informace.

Jednotlivé úrovně pak mají definované potřeby a odlišnosti. Snaha řešit úlohy MES prostřednictvím nadstavbových aplikací nad řídicími systémy i naopak prostředky transakčních systémů naráží na technické problémy a často vede k velkým finančním ztrátám, zklamáním a drahému provozu systému. Někdy také k zavržení celého řešení typu MES, k jeho nevyužívání, k odmítnutí komplexního přístupu a k návratu k méně efektivním dílčím řešením. Platí, že zde neexistuje všelék a že každá úroveň vyžaduje své.

Odkud k budování MES přistupujeme
Řada výrobních společností pociťuje potřebu vybudovat informační systém výroby nebo je před tento úkol postavena – třeba novými vlastníky. Nastává období průzkumu trhu. A právě v této době se rozhoduje o úspěšnosti celkového řešení. Nesmírně závisí na úhlu pohledu. A úhel pohledu je dán lidmi, kteří jsou pověřeni vypracovat podklady pro zavedení tohoto informačního systému.

Je nesmírný rozdíl, jestliže potřeby podniku definuje po věcné stránce i technické stránce útvar informatiky – a zde je ještě vhodné rozlišovat útvary informatiky podřízené generálnímu řediteli od útvarů spadajících pod odborné ředitele, např. pro ekonomiku –, útvar technického rozvoje nebo pracovníci odpovědní za provoz řídicích systémů.

Úhel pohledu je do značné míry ovlivněn také předcházející praxí a znalostmi fungování podniku na úrovni MES. Nejednou se lze setkat s výběrovým řízením, jehož hlavním úkolem je seznámit se s možnostmi jednotlivých produktů a dodavatelských firem a teprve na základě těchto znalostí a cenových představ přistoupit k implementaci MES.

Častý je též názor, že ve společnosti je již vše vyřešeno. Setkat se s ním lze zpravidla v souvislosti s řešením konkrétních funkcí MES. Většina z nich má vlastní databázi technologických dat a vzájemně nekomunikují buď vůbec, nebo jen velmi obtížně. Podmínka spolupráce s řídicími systémy je většinou splněna. Vazby do transakčních systémů nebývají řešeny a představují zdroj budoucích potíží.

Základem úspěchu MES jsou archivy dat, které mohou dát data k dispozici jakékoliv aplikaci. Tato podmínka nebývá splněna. Mnohdy se dlouhodobé archivy provozních dat dostávají do podniku jako součást dodávky prostředků pro řízení výrobního zařízení (technologie). Rozšířená představa, že pracovníci odpovědní za chod technologie si vyřeší aplikace při své další práci, většinou nebývá realizována. Často je to dáno nejen pracovním vytížením těchto lidí, nedostatkem peněz na dalších školení a dalšími podobnými faktory, ale také tím, že jen málokterá dodávka řídicího systému implicitně nabízí možnost spolupráce s technikou od různých jiných dodavatelů.

Podmínkou úspěchu je týmová práce
Budování MES může být úspěšné, probíhá-li v těsné týmové spolupráci mezi uživateli a dodavateli řešení. Každý výrobní podnik je technicky, technologicky a organizačně výjimečný. Nelze použít hotová řešení, jako je tomu např. u ekonomických systémů, které vycházejí z platné legislativy, nebo u dodávek technologických uzlů, kde znalost řízení v uzavřené smyčce je většinou doménou dodavatele technologie.

Právě týmová spolupráce uvnitř společnosti je ovšem často kamenem úrazu. Řada vnitropodnikových útvarů např. informatiky je v pozici dodavatele, pro kterého jsou ostatní útvary zákazníkem. A pokud tito „zákazníci“ nemají požadavky ani na celkové řešení, ani na jednotlivé funkce MES, nemá „dodavatel“ důvod přidělávat si práci. A odborné útvary velmi často nejsou informovány o možnostech, které skýtají moderní informační technologie určené právě pro jejich potřeby. Mnohdy také chybí zájem o progresivní technologie, protože by to mohlo znamenat odhalení nedostatků. Proč by se mělo vědět o technologických potížích, když se dají potichu odstranit? A nemusí se pátrat po příčinách! K nezájmu o využití dat a informací významně přispívá i nedostatek zkušeností se zpracováváním časových řad údajů základními statistickými metodami a využívání jejich výsledků v praxi. Nedostatečná váha se přikládá také požadavkům na rychlost přístupu k datům a informacím. Předcházení poruchovým situacím, případně využití informačních systémů pro diagnostiku, zvýšení spolehlivosti nebo nalezení optimálního řešení v případě mimořádných situací je teprve na začátku.

Blýskání na časy
Pokud dosud vyzníval tento článek, snad pod vlivem historie, mírně pesimisticky, teď nastává změna, a to jak v tónu článku, tak v oboru. Přístupy se začínají měnit.

S postupujícím tlakem na znalost detailních informací o výkonnosti výroby, zvláště po zavedení volného trhu s elektřinou, nabývá na významu informace o způsobu výroby konkrétního výrobku nebo výrobní jednice.

Údaje o tom, kdy a za jakých podmínek procházel produkt výrobním procesem, jaké jsou konkrétní náklady na jeho výrobu, dokladování jeho kvality a zároveň kvality procesu včetně zajištění bezporuchové výroby: to jsou požadavky, jejichž nesplnění výrazně zmenšuje konkurenceschopnost dnes již téměř kteréhokoliv podniku.

Úkoly vyplývající z potřeby zajistit shora uvedené a další informace jednoznačně řeší informační systémy výroby. To, co integruje jejich funkce, je infrastruktura, umožňující sběr dat v podstatě ze všech myslitelných zdrojů v podniku i mimo něj, dlouhodobá archivace časových řad údajů, jednoduchá práce s daty a jejich přeměna v informace nejrůznějšími aplikačními programy, zajištění bezproblémové vazby na transakční systémy řešící úlohy na úrovni řízení podniku (Enterprise Resource Planning – ERP), dodavatelských řetězců (Supply Chain Management – SCM), vztahů k zákazníkům (Customer Relationship Management – CRM) aj. Podle studie provedené analytickou firmou Gartner Group se při pořízení systémů ERP bez vazby na MES využije z vynaložených nákladů v průměru pouze asi 60 %. Pořizovat ručně vstupy anebo agregované informace tam, kde je jinak možné používat výpočetní techniku, je v podstatě plýtvání penězi a lidským potenciálem.

Kroky vedoucí k úspěšnému zavedení MES mohou vypadat následovně:

• určení týmu odpovědného za řešení uvnitř podniku, který disponuje lidmi z výroby, informatiky, pracovníky odpovědnými za systém pro řízení technologií a budoucími uživateli dat;
• určení prioritních oblastí, které musí být v podniku vyřešeny nejdříve a určení termínů jednotlivých etap;
• nalezení vhodné infrastruktury, která umožní v budoucnu systém snadno rozvíjet podle měnících se podmínek a požadavků uživatelů i ekonomického okolí podniku;
• vytvoření smíšeného týmu dodavatele a uživatele s jasně definovanými pravomocemi a úkoly s cílem realizovat MES;
• zprovoznění jednotlivých funkcí MES.

Rozhodujícím momentem je zavedení infrastruktury pro sběr technologických (výrobních) údajů. Používají se i termíny jako datový sklad technologických dat nebo archiv technologických dat. Zkušenost dává za pravdu tvrzení, že pro dlouhodobé uchovávání technologických dat a pro rychlou práci s nimi nejsou vhodné archivy na základě relačních databází. V případě potřeby archivace tisíců až desetitisíců údajů – naměřených nebo kalkulovaných hodnot převážně technologických veličin bodů – se u archivů založených na relačních databázích setkáváme s velmi dlouhou dobou odezvy při vyhledávání dat a zpracovávání informaci a někdy i se zahlcením databáze. Možnosti skýtané jednotnou databází pro úroveň MES přitom přímo předurčují úspěšnost budování ostatních aplikací.

Závěr
Ideální pro bezproblémové zavedení MES je nalézt firmu, která jako systémový integrátor MES odpovídá za implementaci infrastruktury archivu dat, zajišťuje načítání dat z řídicích systémů a dalších zdrojů v reálném čase, spolehlivě řeší potíže s klientskými aplikacemi a zajišťuje tvorbu a přenos agregovaných informací do transakčních systémů. Nedílnou součástí aktivit takové firmy je převzetí celkové odpovědnosti za úspěšné zprovoznění aplikací, které postupně řeší další funkce MES a vyžadují ke své činnosti archivované údaje. Ať už zajistí vše vlastními silami, nebo s pomocí třetích firem specializovaných na tu kterou problematiku.